[发明专利]采用传感柱的软岩多测点地应力测试方法

权利要求书

1.一种采用传感柱的软岩多测点地应力测试方法，包括以下步骤：

（1）在软岩巷道围岩体内钻孔，钻孔包含多个测点；

（2）根据测点数量，制作相同数量的应力传感柱，所述传感柱为含有一对立方体形状三向压力盒的混凝土圆柱体，两个三向压力盒任意两个工作面法线不重合，相邻地放置在圆柱状混凝土中，且立方体中心均在圆柱状混凝土中轴线上；传感柱底面中心处设置一凹槽，内装有连接横杆；应力传感柱侧面有平行轴线的凹槽为线孔，用于放置三向压力盒的数据线；

准备推杆，推杆由多节短杆通过螺纹连接形成，靠近应力传感柱的短杆前端有与连接横杆嵌套连接的连接卡槽，并且该短杆上装有测量旋转角度的测角装置；

（3）将一个应力传感柱放入钻孔，推杆前端的连接卡槽与应力传感柱的连接横杆嵌套，在孔口处记录推杆初始角度；然后按照设计深度推送至测试点处，数据线引出孔口外；记录传感柱在孔内深度位置；

（4）插入注浆管在应力传感柱与钻孔壁之间进行注浆，或者采用挤压机构在应力传感柱与钻孔壁之间填充粘结剂，使得应力传感柱与钻孔壁相连接，然后记录传感柱推杆旋转角度，并退出推杆和注浆杆；

（5）重复步骤（3）～（4），在其余每个测点安装传感柱，并记录每个传感柱在孔内的深度位置和旋转角度；

（6）计算每个传感柱中三向压力盒的角度和位置，获取每个三向压力盒在局部坐标系下的坐标与方位；

（7）围岩流变恢复后，基于三向压力盒的读数，按照专利201210096644.6方法，求得每个传感柱内应力分量σ″_x、σ″_y、σ″_z、τ″_xy、τ″_yz、τ″_zx；

（8）基于每个三向压力盒在局部坐标系下的坐标与方位，和分段钻孔力学模型，根据传感柱内应力分量σ″_x、σ″_y、σ″_z、τ″_xy、τ″_yz、τ″_zx，传感柱尺寸、材料杨氏模量E和泊松比υ，以及三向压力盒的几何、材料参数，利用有限元数值模拟，以迭代收敛方式求取钻孔次生应力σ′_x、σ′_y、σ′_z、τ′_xy、τ′_yz、τ′_zx；

（9）根据多个测点计算得到的钻孔后形成之次生应力σ′_x、σ′_y、σ′_z、τ′_xy、τ′_yz、τ′_zx，反演未开挖巷道前的原岩应力场σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_yz、τ_zx。

2.根据权利要求1所述的地应力测量方法，其特征在于，使用混凝土浇筑制作含有一对三向压力盒传感柱；两个压力盒中心均在圆柱体中轴线上，中心距离为三向压力盒边长的2～3倍，传感柱的高度为三向压力盒边长的5～6倍。

3.根据权利要求1所述的地应力测量方法，其特征在于，对钻孔实施分段注浆，注浆材料采用水泥砂浆或者水泥浆。